IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）又稱絕緣柵雙極型晶體管，是一種結(jié)合了功率FET和功率晶體管優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合器件，主要介紹結(jié)構(gòu)。IGBT的工作。后，分析并介紹了IGBT在UPS中的實(shí)際應(yīng)用。年來，功率開關(guān)器件的新型IGBT已逐漸得到認(rèn)可。各種電子功率設(shè)備相比，IGBT具有以下特性：高輸入阻抗，低成本通用驅(qū)動線，高速開關(guān)特性和低導(dǎo)通狀態(tài)。IGBT結(jié)合了MOSFET高輸入阻抗和GTR低壓降的優(yōu)點(diǎn)。和電壓GTR降低，載流密度大，但驅(qū)動電流大，MOSFET驅(qū)動功率低，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通電壓下降重要的是，載流密度低。IGBT結(jié)合了以上兩個器件的優(yōu)點(diǎn)，即低動力和降低的飽和電壓，這是一種適用于中功率和高功率應(yīng)用的電子功率器件。完整的性能而言，它具有明顯的優(yōu)勢，非常適合600V DC電壓。及以上變頻器系統(tǒng)，如交流電動機(jī)，變頻器，開關(guān)電源，照明電路，牽引電動機(jī)等領(lǐng)域。文主要通過學(xué)習(xí)IGBT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，介紹IGBT在UPS領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。IGBT是一種由雙極晶體管（BJT）和MOSFET組成的器件，該器件將BJT電導(dǎo)調(diào)制效果引入VDMOS祖先漂移區(qū)，從而顯著改善了器件的導(dǎo)通特性。且具有MOSFET的高輸入阻抗。性IGBT的使用范圍基本上替代了傳統(tǒng)的功率晶體管。

　　緣柵雙極晶體管本質(zhì)上是一種場效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)與功率MOSFET的結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于，在MOSFET晶體管的漏極之間添加了一個附加的P 層。始電源和基材。圖2.1所示，采用N溝道絕緣柵絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，將N 區(qū)稱為源極區(qū)，將與其相連的電極稱為源極。P 區(qū)稱為排水區(qū)。件的控制區(qū)域是柵極區(qū)域，附著在其上的電極稱為柵極。道在門區(qū)域的邊界附近形成。于漏極和源極之間的P型區(qū)域（包括P 和P區(qū)域）（在該區(qū)域中形成溝道）被稱為子溝道區(qū)域。于漏極區(qū)域另一側(cè)的P 區(qū)域稱為漏極注入器。是IGBT的獨(dú)特功能區(qū)域。用漏極區(qū)和子溝道區(qū)，將雙極PNP晶體管設(shè)計為用作發(fā)射器。極注入空穴并進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制以降低設(shè)備的導(dǎo)通電壓。著在漏極注入?yún)^(qū)的電極稱為漏極。IGBT的開關(guān)功能包括通過添加正向柵極電壓并向PNP晶體管提供基極電流以激活I(lǐng)GBT來形成溝道。反，增加反向柵極電壓可消除溝道并削減基極電流以關(guān)斷IGBT。IGBT的控制方法與MOSFET基本相同，控制輸入極的N溝道MOSFET以獲得高輸入阻抗特性就足夠了。形成MOSFET溝道時，將P 基極中的空穴注入到N層中，并且對N層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制以減小N層電阻，從而IGBT具有低通狀態(tài)。電壓。壓IGBT的激活和去激活由柵極電壓控制，當(dāng)柵極施加直流電壓時，電子載流子在下面P區(qū)域的點(diǎn)溝道中形成。極，并由發(fā)射器的N 區(qū)域支撐。過導(dǎo)電溝道注入N區(qū)可為IGBT中的PNP晶體管提供基極電流，從而激活I(lǐng)GBT。時，為了維持N區(qū)域的電平衡，P 區(qū)域注入空穴載流子作為N區(qū)域，并以更高的載流子濃度即調(diào)制來維持N區(qū)域。源電阻還使IGBT在導(dǎo)通狀態(tài)下具有較低的電壓降。在柵極上施加負(fù)電壓時，MOSFET通道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT被關(guān)閉。2.2顯示了IGBT的常見電氣符號，其等效電路如圖2.3所示，該圖表明，如果在IGBT的G柵極和E發(fā)射器之間施加正電壓，則MOSFET為激活，以便PNP集電極C和晶體管的基極處于低電阻狀態(tài)以將其導(dǎo)通：如果IGBT的柵極和發(fā)射器之間的電壓為0V，則MOS被禁用，并且PNP晶體管的基極電流供應(yīng)被切斷，因此該晶體管被關(guān)斷。IGBT是一種類似于MOSFET的壓控設(shè)備，在其柵極G和發(fā)射極E之間施加了約10伏的直流電壓。有uA級的泄漏電流循環(huán)，實(shí)際上沒有消耗消耗能量。
　　IGBT的靜態(tài)特性主要包括伏安特性，傳遞特性和開關(guān)特性。將源極柵極電壓Ugs用作參數(shù)時，IGBT的伏安特性是漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系。出漏極電流由柵極-源極電壓Ugs控制。值越高，直徑越大。類似于GTR的輸出特性。也可以分為飽和區(qū)1，擴(kuò)大區(qū)2和擊穿特性部分3。IGBT狀態(tài)下，處于截止?fàn)顟B(tài)，正向電壓由結(jié)J2支撐，而反向電壓為結(jié)點(diǎn)J2。結(jié)點(diǎn)J1支持。果沒有N 緩沖器，電纜則正向和反向阻斷電壓可以處于同一水平。
　　加N 緩沖器后，反向停止電壓只能達(dá)到數(shù)十伏，從而限制了IGBT的應(yīng)用范圍。IGBT的傳遞特性是輸出漏極電流Id和柵極-源極電壓Ugs之間的關(guān)系。具有與MOSFET相同的傳輸特性：當(dāng)柵極-源極電壓低于激活電壓Ugs（th）時，IGBT被停用。IGBT激活后，Id在大多數(shù)漏極電流范圍內(nèi)與Ug呈線性關(guān)系。極和柵極之間的最大電壓受到最大漏極電流的限制，最佳值通常約為15V。啟動過程中，大部分時間將IGBT用作MOSFET，除了在漏極-源極電壓降Uds的最后一步中，PNP晶體管從放大區(qū)域放大。
　　到延遲時間。Td（啟用）是當(dāng)前斜坡時間的啟動延遲和排序。極電流激活時間通常在實(shí)際應(yīng)用中表示為td（on）排序的總和。極-源極電壓的下降時間由tfe1和tfe2組成。IGBT的觸發(fā)和斷電需要門和基座之間的直流電壓和負(fù)電壓，這??可以由不同的控制電路產(chǎn)生。擇這些驅(qū)動器時，它們應(yīng)基于以下參數(shù)：設(shè)備斷電時的極化要求，電網(wǎng)負(fù)載要求，強(qiáng)度要求和功率要求。于IGBT的柵極-發(fā)射極阻抗很重要，因此可以使用MOSFET驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行跳閘，但是IGBT的輸入電容大于MOSFET的輸入電容，因此IOS的極化為IGBT應(yīng)該高于許多MOSFET驅(qū)動器提供的IGBT。IGBT斷電時，漏極電流的波形變?yōu)閮啥巍Ｓ贛OSFET停用后，PNP晶體管的存儲電荷難以快速消除，因此漏極電流的最終電流很長，td（off）是截止時間的延遲時間，而trv是上升時間電壓Uds（f）。實(shí)際應(yīng)用中通常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的兩個部分t（f1）和t（f2）組成，漏極電流停用時間t（off）= td（off）。） trv十個t（f），其中td（off）和trv之和也稱為存儲持續(xù)時間。UPS中使用的功率設(shè)備包括雙極型功率晶體管，功率MOSFET，晶閘管和IGBT。IGBT具有以下優(yōu)點(diǎn)：功率MOSFET易于操作，控制簡單，開關(guān)頻率高且功率晶體管的激活電壓低。電流流動和使用IGBT的優(yōu)點(diǎn)是UPS電源設(shè)計的首選。UPS具有在線和在線交互式備份的三種主要類型：獨(dú)立的旁路開關(guān)，AC / DC整流器，充電器，DC / AC轉(zhuǎn)換器和其他系統(tǒng)。作原理如下：通常，AC / DC整流器以直流電對交流電進(jìn)行整流，同時為電池充電，然后通過DC / AC轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正弦波AC。扇區(qū)異常時，電池為轉(zhuǎn)換器供電。生故障時，輸出切換為旁路。聯(lián)的逆變器輸出是最穩(wěn)定的電壓和頻率，為用戶提供了高質(zhì)量的正弦波功率。路開關(guān)通常使用繼電器和晶閘管。電器廣泛用于中小型功率逆變器。點(diǎn)是控制簡單且成本低，缺點(diǎn)是繼電器具有轉(zhuǎn)換時間，并且機(jī)電裝置的壽命也成問題。閘管通常用于中型和大型功率逆變器。點(diǎn)是控制電流很重要，并且沒有開關(guān)時間。是，缺點(diǎn)是控制很復(fù)雜，并且由于晶閘管的觸發(fā)特性，在觸發(fā)觸發(fā)之后，在反向偏置之后它會被停用，這將產(chǎn)生高達(dá)10 ms的循環(huán)電流。
　　UPS的整流電路分為普通橋式整流器，SCR可控相位整流器和高頻功率因數(shù)校正整流器PFC。統(tǒng)整流器的基頻為50 Hz，密度更高，隨著UPS技術(shù)的發(fā)展以及各國對功率輸入功率因數(shù)的要求，帶有功率因數(shù)校正PFC的UPS PFC電路的基本工作頻率至少為20KHZ。波器電感和濾波電容器的體積大大減小。需添加諧波濾波器，輸入功率因數(shù)最高可達(dá)0.99。IGBT通常用作PFC電路中的電源設(shè)備，使用IGBT的PFC整流器高效而強(qiáng)大。容量和綠色環(huán)保的好處。UPS充電器通常用于反激式，BOOST升壓和半橋系統(tǒng)。管IGBT可用于大電流充電器中以進(jìn)行功率控制，從而實(shí)現(xiàn)高效率和高負(fù)載電流。率高于KVA的在線逆變器幾乎將IGBT用作逆變器部分的電源，并且通常使用全橋電路和半橋電路。用IGBT整流技術(shù)的IGBT電源的優(yōu)點(diǎn)顯而易見：由于大功率相位整流電路的當(dāng)前功率因數(shù)校正通常是功率因數(shù)的無源補(bǔ)償，因此6脈沖整流沒有過濾器的只有0.65左右。12個脈沖的校正量僅約為0.9，且濾波器體積大且笨重。過使用IGBT磨削技術(shù)，逆變器的電源重量輕，拓?fù)浜唵?，穩(wěn)定性更高。其他電路拓?fù)浜湍孀兤麟娫聪啾?，它具有較低的諧波電流值，可以適應(yīng)各種負(fù)載，對負(fù)載和負(fù)載沒有影響，幾乎沒有組件很小，只需要很小的放置空間就不會產(chǎn)生共振。量過大和整體可靠性高的風(fēng)險。用IGBT磨削技術(shù)，電纜逆變器電源保護(hù)是雙向的，既保護(hù)負(fù)載又保護(hù)電網(wǎng)。種電氣設(shè)備和功率設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流會污染電網(wǎng)，這也是一種基于非線性功率的設(shè)備，還會產(chǎn)生諧波污染和無功功率。用IGBT磨削技術(shù)的逆變器電源可以減少自身的電網(wǎng)污染，以及電網(wǎng)負(fù)載的諧波污染并校正功率因數(shù)。于采用了IGBT研磨技術(shù)，用戶可以估計逆變器的電源是位于逆變器電源后部的純正弦波，使其成為網(wǎng)絡(luò)的理想目標(biāo)。上，詳細(xì)分析了IGBT功率電子器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，并介紹了IGBT在逆變器電源中的應(yīng)用。美理解IGBT的工作特性和UPS電源的好處，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化和模塊化將成為IGBT發(fā)展的熱點(diǎn)。成的專用IGBT控制電路將改善其性能。機(jī)的可靠性更高，從而加速了IGBT的發(fā)展。
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